Прибор анализа параметров воды на основе электрометрического метода

от

Л.Р. Григорьян,  Н.М. Богатов,  А.Л. Григорьян

Кубанский государственный университет, РФ, г. Краснодар, ул. Ставропольская, 149

E—mail: leonmezon@mail.ru; bogatov@phys.kubsu.ru; ms.bucky@mail.ru

 DOI: 10.33075/2220-5861-2018-3-5-12

УДК 574.22

Реферат:

   В настоящей работе рассматривается задача развития инструментальных средств обеспечения экологической безопасности человека, обусловленная увеличением глубины познания взаимодействия человека с природой. Тема эта достаточно обширна, но, очевидно, что проблема обеспечения качества воды и продуктов питания наиболее актуальна. Среди аналитических приборов контроля качества наибольшее распространение получили измерители ионометрических параметров воды, использующие электрометрический метод, основанный на измерении относительной электропроводимости, характеризующей количество растворенных в исследуемых средах соединений ионов.

   Целью работы является нахождение оптимальной схемотехники электрометрических приборов анализа воды.

   В работе представлены два варианты построения приборов, отличающихся универсальностью и решаемыми задачами измерения. Работа обоих приборов основана на прямом измерении сопротивления исследуемой среды, определяемом количеством исследуемых соединений в среде и расстоянием между электродами зонда прибора. В обоих вариантах нашли применение цифровые потенциометры и синхронные детекторы, реализованные по схеме с двумя дополнительными ключами. Независимо от типа исследуемой среды это позволяет: во-первых, изменять амплитуду опорного сигнала и адаптировать ее с учетом особенностей среды,  что позволяет увеличить точность измерения концентрации ионов; во-вторых, использовать плавный (линейный) режим переключения модулятора опорного сигнала, что исключает переходные процессы при измерении, и уменьшает собственную погрешность ионоизмерителя; в-третьих, выбор схемы синхронного детектора позволил практически исключить влияние как внутренних, так и внешних помех и наводок и, таким образом, решить проблему повышения помехоустойчивости.

    Проведенное исследование показало, что в реализации экологической безопасности целесообразно сосредоточиться на оценке качества воды и продуктов питания. В этом контексте проведен анализ имеющейся аппаратуры по ионометрии, что позволило разработать универсальный ионоизмеритель, обеспечивающий измерение электропроводности и водородного показателя pH воды, а также нитратов плодоовощной продукции. Оптимизированы и уточнены методы калибровки разработанных ионоизмерителей. Оптимизированы требования к конструкции датчиков в зависимости от типа измеряемого параметра, их конструктивное сопряжение с измерителем. Разработаны опытные образцы приборов, проведены лабораторные и натурные испытания, а также апробация на предприятиях агропромышленного комплекса Краснодарского края, что подтвердило их высокие эксплуатационные и метрологические показатели. В частности, при экспресс-анализе параметров воды получена следующая погрешность:

— в режиме pH метра с датчиком E-201-c   pH;

— в режиме кондуктометра (измерение электропроводности, минерализации, жесткости).

Ключевые слова: персональный контроль жизнедеятельности человека, ионоизмерители, кондуктометр, pH-тестеры, схемотехника.

Полный текст в формате PDF

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Бердников А.В. Медицинские приборы, аппараты, системы и комплексы. Часть I. Технические методы и аппараты для экспресс-диагностики: учеб. пособие / А.В. Бердников, М.В. Семко, Ю.А. Широкова. Казань: Изд-во Казан.  гос. техн. ун-та, 2004. 176 с.
  2. Илясов Л.В. Биомедицинская измерительная техника: учебное пособие для вузов. М.: Высшая школа, 2007. 342с.
  3. НПП «Семико» / pH-метрия. – (Рус.) – URL: http//www.multitest. semico.ru/ph.html (дата обращения: 15.05.2014).
  4. Измерение электропроводимости и солености воды кондуктометрическим методом // URL: http://www.o8ode.ru/article/answer/method/Measurement_of_conductivity (дата обращения: 15.05.2014).
  5. Золотов Ю.А. и др. Основы аналитической химии в двух книгах. Книга 2. М.: Высшая школа, 2004. С.143-149.
  6. Физико-химические методы анализа: учебное пособие / Ю.Я. Харитонов, Д.Н. Джабаров, В.Ю. Григорьева. 2012. С. 306–316.
  7. Григорьян Л.Р., Богатов Н.М., Сахно М.А. Электрометрический ионоизмеритель. Патент РФ на полезную модель № 152732, 20.06.2015. Бюл. 17.
  8. Рыбин Ю.К., Будейкин В.П. Синхронные детекторы в селективных измерительных приборах // Измерение, контроль, автоматизация. № 3, 1984. С. 53–61.
  9. Богатов Н.М., Григорьян Л.Р. Электрометрический ионоизмеритель. Патент РФ на полезную модель № 180877, 28.06.2018. Бюл. 19.
  10. Аналитические приборы обеспечения экологической безопасности жизнедеятельности человека / Л.Р. Григорьян, А.А. Калий, А.Л. Григорьян [и др.] // Фундаментальные основы, теория, методы и средства измерений, контроля и диагностики: материалы 19 Междунар. молод. науч.-прак. конф. Новочеркасск: Лик, 2018. С. 249–256.

Loading